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　　記者10月24日從中國科大獲悉，該?？蒲腥藛T在量子控制研究領(lǐng)域取得重要進展，實現(xiàn)時間最優(yōu)量子控制。

　　該成果由中國科大杜江峰院士領(lǐng)導的中科院微觀磁共振重點實驗室的榮星和耿建培等在固態(tài)自旋體系中實現(xiàn)時間最優(yōu)量子控制。研究成果發(fā)表在國際物理學權(quán)威學術(shù)期刊《物理評論快報》上，美國物理學會網(wǎng)站PhysicsSynopsis欄目將該成果作為亮點報道。

　　量子控制是現(xiàn)代量子科學的基礎(chǔ)，在量子計算、量子精密測量等領(lǐng)域具有重要意義。

　　日常生活中，如何最快地到達某個地方，這類以“最快”為目標的問題在科學研究中被稱為“時間最優(yōu)”問題。對時間最優(yōu)問題的研究始于300多年前約翰·伯努利提出的最速降線問題。量子版本的時間最優(yōu)問題則關(guān)心如何將量子系統(tǒng)在最短時間內(nèi)驅(qū)動到目標狀態(tài)，即實現(xiàn)時間最優(yōu)的量子控制。

　　隨著量子信息科學等領(lǐng)域的發(fā)展，時間最優(yōu)量子控制引起了廣泛關(guān)注，并取得了一系列的理論研究成果。2007年，量子最速降線方程被提出，為一大類的時間最優(yōu)量子控制問題提供了理論框架。2015年，美國MIT的SethLloyd教授組針對多比特量子系統(tǒng)發(fā)展了有效求解量子最速降線方程的數(shù)值方法。然而，國際上時間最優(yōu)量子控制的實驗研究還只局限于單量子比特系統(tǒng)。

　　杜江峰團隊與理論合作者王曉霆博士，將求解時間最優(yōu)控制問題的理論方法與具體的量子物理體系相結(jié)合，發(fā)展了實現(xiàn)普適量子控制的時間最優(yōu)控制方法，并在金剛石NV色心體系上實驗實現(xiàn)。

　　研究結(jié)果表明，無論是單比特還是兩比特量子操作，不僅操作精度高達99%，而且操作時間比常規(guī)實現(xiàn)方法顯著縮短。

　　據(jù)悉，這項研究工作證實了以時間最優(yōu)的方式實現(xiàn)精確量子控制的可行性，為多比特量子體系的時間最優(yōu)控制奠定了基礎(chǔ)。這意味著未來量子計算可以在單位時間內(nèi)實現(xiàn)更多的高精度量子邏輯門，因而具有重要的應用前景。